La località Barsento si estende tra i territori dei comuni di Alberobello, Noci, Putignano e Castellana Grotte. Il toponimo Barsento, di origine messapica, significa che è alto, forte. L´origine del toponimo e il ritrovamento di reperti archeologici, hanno ricondotto l´origine del sito al periodo preellenico. Il villaggio si accrebbe in epoca romana. Lo storico Domenico Morea, nel 1892 dedusse, dall´analisi di antiche pergamene, che il casale era inserito lungo la Via Barsentana, al crocevia delle strade provenienti dalla città di Taranto e dai vicini centri di Conversano e Monopoli. Secondo alcuni storici locali, il casale sarebbe andato distrutto tra il nono e l´undicesimo secolo. Unica testimonianza rimasta è la chiesa di S. Maria e l´annesso presunto monastero, ma anche sulla loro origine vi sono svariate ipotesi.
Alcuni studiosi rimandano la fondazione della badia all´età gregoriana. Lo storico dell´arte E. Bertaux, in una sua pubblicazione dei primi del Novecento, ricondusse l´edificio al sesto secolo. Le altre due ipotesi, circa una plausibile datazione, scaturiscono dall´analisi architettonica della struttura e dai dati materiali. La prima riporta la fondazione all´età altomedievale o longobarda e, per le analogie con chiese come S. Ilario di Benevento, data la costruzione fra l´800 e l´840. La seconda ipotesi rimanda al periodo romanico.
Oggi, la chiesa di S. Maria di Barsento mostra una facciata cuspidata, dotata di un´unica porta d´ingresso preceduta da un protiro quadrangolare, probabilmente risalente al quattordicesimo-quindicesimo secolo, chiuso lateralmente e coperto da un tetto a conversa. Sia i tetti spioventi a doppia falda delle navate sia quello del protiro sono ricoperti da chianche. Il prospetto termina con un piccolo campanile a vela, tipico dell´architettura religiosa rurale pugliese. Tre piccole absidi mostrano un rivestimento semiconico, voltato con la tecnica delle coperture a trullo.
Nel corso dei secoli la struttura è stata oggetto di svariati interventi tesi al mantenimento o all´ammodernamento.
Internamente l´edificio si presenta a tre navate voltate a botte e comunicanti per mezzo di arcate, poggianti su tozze mensole e su pilastri quadrati. Ogni navata termina con una piccola abside. Di queste, solo la centrale è dotata di una piccola finestra quadrata, oggi murata. Innanzi alle tre absidi troviamo altrettanti altari a mensa, dei quali il maggiore fu rifatto nel corso del Seicento. In tale periodo, grazie agli studi di G. Assennato, sappiamo che Orazio Ruberto Pucci (1625-1698), gentiluomo di camera del granduca di Toscana Cosimo III e suo ambasciatore in Inghilterra e nel Regno di Napoli, avendo comprato da Girolamo Acquaviva, duca di Nardò, la terra di Barsento in provincia di Bari per 4000 scudi, n ´ebbe da Filippo IV di Spagna, con diploma 3 giugno 1662, la investitura col titolo di marchese. Il luogo, citato sin dal 1620, e fino alla fine del Settecento, come S. Maria di Varieto, oltre che Barsiento, Barsenti, Balsente e Varsiento, è oggi di proprietà privata.
L´Associazione pro oasi del Barsento, costituitasi nel 1995, oltre ad incentivare le ricerche sul sito, cerca di tutelare gli aspetti storico-architettonici, non solo della chiesa, ma anche delle numerose masserie presenti nell´area. Rilevanti sono, per storia e tipologia, le masserie I Monti, Papa Perta, Parco della casetta e Vaccari Contessa. Presso la masseria Angiulli è ancora possibile visitare un trullo con una particolare pavimentazione detta a pietra ficcata, costituita da piccoli e medi conci calcarei, di forma di tronco-conica, conficcati nel terreno anche grazie al peso degli armenti e al loro continuo passaggio. Da citare, inoltre, la Grotta del sapone e quella della Madonna, connesse alla storia locale, al culto e a particolari leggende popolari. Date le caratteristiche e la particolare ricchezza dell´intero territorio di Barsento, La Regione Puglia dal 1997, esponendo motivazioni di salvaguardia sia antropiche sia naturalistiche (Direttiva U.E. 92/43), ha reso, parte di quest´area, riserva naturale orientata regionale.